1.概述
在基于互联网的应用中，发送端将字符采用某种方式加密后传输；而接受端根据事先约定的密钥进行解密，这样即使传输的字符被截获，也不会轻易被识别。而且，现在很多应用环境都很复杂，服务端是JAVA应用，客户端有JAVA应用、智能手机应用。我们以服务端为JAVA应用，客户端为智能手机IOS应用为例，实现在服务端加密一段字符，传输到客户端解密；在客户端又加密一段字符，传输到服务端解密，这样一个较为复杂的过程。
对于这种需求，有很多实现方式，如采用https加安全数字证书来实现，它在金融行业用得比较多。
这里采用DES算法完成这种字符安全传输的需求。首先声明一下，DES算法我也了解不多，下面的论述肯定有遗漏、错误等等不足之处，请参考性阅读，发现错误等请告诉我。在此先行谢过。
2.字符编码
所有计算机的字符都是按照某种字符集进行编码的，在网络中真正传输的是字节。
在客户端发送某串字符如”miki西游：[email protected]”，它会按照客户端的字符集进行编码，形成字节流，在传输到某个服务端前，还需要使用BASE64进行编码，然后传到服务端。
服务端接收到之后，使用BASE64进行解码，然后按照它的默认字符集进行解码，形成字符串。如果客户端和服务端使用的默认字符集是一致的，如都是GBK，那么就会正确显示这段字符文字。如果不正确，如客户端用GBK编码，而服务器端用UTF8编码，那么就会出现乱码。我们经常在浏览器上见到乱码啊问号号等字符，就是这样字符集不一致所导致的。
以Java代码为例，解释一下字符如何编码，如何转换的操作过程。
public static void main(String args[]) throws Exception {
Stringsource = "miki西游|[email protected]";
StringcharsetName=System.getProperty("file.encoding");
System.out.println("file.encodingis "+charsetName);
System.out.println("source="+source);
System.out.println(parseByte2HexStr(source.getBytes("GBK")));
System.out.println(parseByte2HexStr(source.getBytes()));
System.out.println(parseByte2HexStr(source.getBytes("UTF-8")));
String source_utf8=newString (source.getBytes("UTF-8"),"UTF-8");
System.out.println("source_utf8="+source_utf8);
String source_gbk=newString (source.getBytes("GBK"),"GBK");
System.out.println("source_gbk="+source_gbk);
}
在这段代码中，我们使用这个方法source.getBytes()的source字符串默认字符集的编码。
String source = " miki西游| [email protected];
System.out.println(parseByte2HexStr(source.getBytes()));
输出结果为
6D696B69 CEF7 D3CE 7C206D696B697869796F75403132362E636F6D
前两个字节CEF7表示“西”，后两个字节D3CE表示“游”。GBK字符集对于汉字采用两字节编码的。
字符串source的默认字符集可以通过系统属性得到，它是每一个JAVA的文件编码。获取的方法如下：
StringcharsetName=System.getProperty("file.encoding");
System.out.println("file.encodingis "+charsetName);
输出结果为
file.encoding is GBK
如果按照UTF-8字符集获取编码，那么输出的字节流将按照UTF-8编码方式进行输出。
System.out.println(parseByte2HexStr(source.getBytes("UTF-8")));
String source_utf8=newString (source.getBytes("UTF-8"),"UTF-8");
输出结果为
6D696B69 E8A5BF E6B8B8 7C206D696B697869796F75403132362E636F6D
三个字节E8A5BF表示“西”，三个字节E6B8B8表示“游”。UTF-8字符集对于汉字采用三字节编码的，对于英文字符及数字还是单字节编码。
在互联网中，传输的字节流还需要进行BASE64编码。我不知道是不是因为字节流太长了什么的，需要BASE64编码压缩一下，还是其他什么目的。
BASE64的使用很简单，网上源代码很多。基本是使用这两个方法，“String encode(byte[] data)“将字节数组编码成字符串，“byte[]decode(String s)”将字符串还原成字节数组。
不管字符是采用UTF-8字符集，还是GBK字符集，以及其他的字符集。这些字符都是一串二进制数字，和对应的字符集的对应，从而形成人眼能理解的字符。
在Objective-C中，也是遵循这个规则的。
NSData* data=[plainTextdataUsingEncoding: NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"plainTextBytes with UTF-8 encoding:%@",[XYDESdataToHex:data]);
这是将字符串plainText以UTF8字符串编码方式生成一个字节流。
它的输出结果如下：
plainTextBytes with UTF-8 encoding:6D696B69 E8A5BF E6B8B8 7C206D696B697869796F75403132362E636F6D
三个字节E8A5BF表示“西”，三个字节E6B8B8表示“游”。UTF-8字符集对于汉字采用三字节编码，对于英文字符及数字还是单字节编码。
从这里可以看到字符编码都是UTF8时，不管是Java还是Objective-C语言中，得到的字节流都是一样的。
在这个字节流的基础上，使用Base64再次进行编码。我在Objective-C中采用的是google提供的GTMBase64进行编码和解码。它们的下载地址如下：
http://code.google.com/p/google-toolbox-for-mac/source/browse/trunk/Foundation/GTMBase64.h?r=87
http://code.google.com/p/google-toolbox-for-mac/source/browse/trunk/Foundation/GTMBase64.m?r=87
3.字节加密
在JAVA类中导入 javax.crypto.Cipher;包，使用Cipher.getInstance("DES/CBC/PKCS5Padding");方法实现加密。
注意，这里使用PKCS5Padding算法，密钥只能是8个字节。
因为在ios中，支持的DES加密算法是kCCOptionPKCS7Padding |kCCOptionECBMode。在使用PKCS7Padding，它的密钥可以是8个字节，也可以不是。如果密钥不是8个字节的话，那么JAVA端的PKCS5Padding算法就不能解密了。
我对DES算法也了解甚少，这里只说一下自己的理解。在密钥都是8个字节的前提下，PKCS7Padding和PKCS5Padding的加密和解密是通用的。因此，不必纠结于两个算法不一样怎么办，如何让IOS也支持JAVA的加密算法，甚至不用DES了等等。
我觉得都没必要，我们做的是工程，一种需求的实现方法。只要遵守密钥为8个字节的约定，就能实现需求，又何必去找其他的算法。好吧，我理解你觉得这样不安全，其实也没绝对的安全。
回到正题，JAVA中DES加密实现方法如下：
private static byte[] iv = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
public static byte[]encryptDES(String encryptString, String encryptKey)
throws Exception {
System.out.println("willencryptedData with UTF-8 encoding =" +parseByte2HexStr(encryptString.getBytes("UTF-8")));
IvParameterSpec zeroIv =new IvParameterSpec(iv);
SecretKeySpec key = newSecretKeySpec(encryptKey.getBytes(), "DES");
Cipher cipher =Cipher.getInstance("DES/CBC/PKCS5Padding");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key, zeroIv);
byte[] encryptedData =cipher.doFinal(encryptString.getBytes("UTF-8"));
System.out.println("didencryptedData =" +parseByte2HexStr(encryptedData));
return encryptedData;
}
public static StringencryptDESwithBase64(String encryptString,String encryptKey) throws Exception
{
returnXYBase64.encode(encryptDES(encryptString,encryptKey));
}
JAVA中DES解密实现方法如下：
public static String decryptDES(byte[] encryptedData, String decryptKey)
throws Exception {
System.out.println("willdecryptedData =" + parseByte2HexStr(encryptedData));
IvParameterSpec zeroIv =new IvParameterSpec(iv);
SecretKeySpec key = newSecretKeySpec(decryptKey.getBytes("UTF-8"), "DES");
Cipher cipher =Cipher.getInstance("DES/CBC/PKCS5Padding");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key, zeroIv);
byte decryptedData[] =cipher.doFinal(encryptedData);
System.out.println("diddecryptedData with UTF-8 encoding =" + parseByte2HexStr(decryptedData));
String decryptedString =new String(decryptedData, "UTF-8");
System.out.println("diddecryptedString with UTF-8 encoding =" + decryptedString);
return decryptedString;
}
public static StringdecryptDESwithBase64(String encryptedString, String decryptKey) throws Exception
{
byte[]encryptedData=XYBase64.decode(encryptedString);
returndecryptDES(encryptedData, decryptKey);
}
在main()中调试一下，结果符合预期。
public static void main(String[] args) throws Exception {
String plainText ="abcdefghihjjjkelaemn";
String keyText ="20120401";
plainText = "miki西游| [email protected]";
keyText ="abcd1234";
byte[] encryptedData =encryptDES(plainText, keyText);
StringdecryptedString=decryptDES(encryptedData, keyText);
String cipherText =parseByte2HexStr(encryptedData);
System.out.println("明文：" + plainText);
System.out.println("密钥：" + keyText);
System.out.println("密文 Base64 编码：" + cipherText);
System.out.println("解密后：" + decryptedString);
String encryptedString =encryptDESwithBase64(plainText, keyText);
decryptedString=decryptDESwithBase64(encryptedString,keyText);
System.out.println("明文：" + plainText);
System.out.println("密钥：" + keyText);
System.out.println("密文：" + encryptedString);
System.out.println("解密后：" + decryptedString);
}
输出结果如下：
will encryptedData with UTF-8 encoding =6D696B69E8A5BFE6B8B87C7C206D696B697869796F75403132362E636F6D
did encryptedData =D72EA24833C4731FE292DE0F335D62E8C5B3C459BD72FD396819E0CE1C60B314
will decryptedData=D72EA24833C4731FE292DE0F335D62E8C5B3C459BD72FD396819E0CE1C60B314
did decryptedData with UTF-8 encoding =6D696B69E8A5BFE6B8B87C7C206D696B697869796F75403132362E636F6D
did decryptedString with UTF-8 encoding =miki西游|| [email protected]
明文：miki西游|| [email protected]
密钥：abcd1234
密文 Base64 编码：D72EA24833C4731FE292DE0F335D62E8C5B3C459BD72FD396819E0CE1C60B314
解密后：miki西游|| [email protected]
will encryptedData with UTF-8 encoding=6D696B69E8A5BFE6B8B87C7C206D696B697869796F75403132362E636F6D
did encryptedData =D72EA24833C4731FE292DE0F335D62E8C5B3C459BD72FD396819E0CE1C60B314
will decryptedData =D72EA24833C4731FE292DE0F335D62E8C5B3C459BD72FD396819E0CE1C60B314
did decryptedData with UTF-8 encoding=6D696B69E8A5BFE6B8B87C7C206D696B697869796F75403132362E636F6D
did decryptedString with UTF-8 encoding =miki西游|| [email protected]
明文：miki西游|| [email protected]
密钥：abcd1234
密文：1y6iSDPEcx/ikt4PM11i6MWzxFm9cv05aBngzhxgsxQ=
解密后：miki西游|| [email protected]
这样，我们就实现了JAVA中的加密和解密。但要在客户端也实现这样的加密和解密算法才算最终完成任务。因此，我们还需要实现Objective-C中的DES加密和解密操作。
static Byte iv[8]={1,2,3,4,5,6,7,8};
加密方法encryptUseDES:key:如下
- (NSString *) encryptUseDES:(NSString *)plainText key:(NSString*)key
{
NSString *ciphertext =nil;
NSData* data=[plainTextdataUsingEncoding: NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"plainTextBytes with UTF-8 encoding:%@",[XYDESdataToHex:data]);
NSUInteger bufferSize=([data length] + kCCKeySizeDES) & ~(kCCKeySizeDES -1);
charbuffer[bufferSize];
memset(buffer, 0,sizeof(buffer));
size_t bufferNumBytes;
CCCryptorStatuscryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt,
kCCAlgorithmDES,
kCCOptionPKCS7Padding,
[keyUTF8String],
kCCKeySizeDES,
iv ,
[databytes],
[datalength],
buffer,
bufferSize,
&bufferNumBytes);
if (cryptStatus ==kCCSuccess) {
NSData *data = [NSDatadataWithBytes:buffer length:(NSUInteger)bufferNumBytes];
NSLog(@"objccipherTextBytes:%@",[XYDES dataToHex:data]);
NSLog(@"JavacipherTextBytes:%@",@"D72EA24833C4731FE9960B48DB705E7AF99AB772C6E6E19CE8F3F8EA16EE5297");
ciphertext = [GTMBase64stringByEncodingData:data];
NSLog(@"objccipherTextBase64:%@",ciphertext);
NSLog(@"JavacipherTextBase64:%@",@"1y6iSDPEcx/plgtI23Beevmat3LG5uGc6PP46hbuUpc=");
}
return ciphertext;
}
解密方法decryptUseDES:key:如下
-(NSString*) decryptUseDES:(NSString*)cipherText key:(NSString*)key
{
NSData* data = [GTMBase64decodeString:cipherText];
NSUInteger bufferSize=([data length] + kCCKeySizeDES) & ~(kCCKeySizeDES -1);
char buffer[bufferSize];
memset(buffer, 0,sizeof(buffer));
size_t bufferNumBytes;
CCCryptorStatuscryptStatus = CCCrypt(kCCDecrypt,
kCCAlgorithmDES,
kCCOptionPKCS7Padding,
[key UTF8String],
kCCKeySizeDES,
iv,
[databytes],
[datalength],
buffer,
bufferSize,
&bufferNumBytes);
NSString* plainText = nil;
if (cryptStatus ==kCCSuccess) {
NSData *plainData =[NSData dataWithBytes:buffer length:(NSUInteger)bufferNumBytes];
NSLog(@"plainTextBytes:%@",[XYDES dataToHex:plainData]);
plainText = [[NSStringalloc] initWithData:plainData encoding:NSUTF8StringEncoding];
}
return plainText;
}
加密后的字节流采用[GTMBase64 stringByEncodingData:data];方法进行编码，在解密方法中采用[GTMBase64 decodeString:cipherText];进行解码。这么做的目的是为了密文更好地保存和运输。
更多的加密解密技术字节，可google一下CCCrypt方法。
4.总结
实现Java和Objective-C中加密解密数据一致性是整个问题的关键，需要有下列四点保证措施。
1、字符串采用UTF8编码后的字节要一致；
2、UTF8编码后的字节在base64上编码也要一致；
3、采用的算法一致；
在Objective-C中采用DES的kCCOptionPKCS7Padding，而在Java中采用PKCS5Padding，在密钥都是8个字节的前提下，这两个方式加密解密结果一样。
4、加密后的字节流要一致；
这是验证加密算法的一个标准，如果这个都不一致，需检查加密算法。
只要实现了以上四点，就能保证在客户端通过Objective-C加密后发送一个密文，在服务器端通过Java就能解密，反之也可。
5.参考资料
http://www.cnblogs.com/midea0978/articles/1437257.html
http://www.cnblogs.com/silentjesse/archive/2011/11/04/2235674.html
关于Objective-c和Java下DES加密保持一致的方式。这个文档我找不到原始作者，只看到很多转载，所以不写超链接了。